一种PCI总线ARINC429通信卡实现方法

1 引言

　　ARINC429 总线具有设计维护方便,与航空电子系统兼容性好等优点,其作为一种重要的.已经广泛的应用于民用飞机上,空客公司的A310 飞机和波音公司的747 飞机均采用了ARINC429 总线。国外对此方向的研究比较成熟,Actel 和CONder 等公司均推出了自己的ARINC429 总线产品,其产品大多收发通道在8路以上。国内实现ARINC429 协议大多采用HOLT 公司HS3282 或DEI 公司的DEI1016,采用这类实现方法虽然在一定程度降低了设计难度, 缩短开发周期, 提高了系统可靠性;但在实现多路收发时,不仅成本高, 大大增加了PCB 板的面积,而且影响数据的传输速率[2]。本文将介绍一种利用FPGA 实现多路ARINC429 编解码,并且每路收发都可以改变波特率和字长的方法,在降低成本、减小PCB 板面积、提高系统特性的同时,在一定程度上提高了系统的可移植性和设计的灵活性。

　　2 总体方案

　　ARINC429 总线以串行差分方式传输数据,调制方式为双极归零制的三态码方式,即总线A 和总线B 之间差分电平的“高”、“零”和“低”状态传递信息。每帧数据可以为32 位或25 位, 帧长位32 位时,每帧数据由LABEL、SDI、DATA、SSM、P 五个部分组成;帧长位25 位时,每帧数据仅由LABEL、DATA、P 三个部分组成。帧与帧以4 比特位的静默状态区分,传输的波特率可以为100Kbit/s 或12.5Kbit/s。

　　根据ARINC429 总线的特点,采用如下的设计方案实现8 发8 收的PCI 总线ARINC429 通信卡:采用HI8444 和HI8585 实现ARINC429 电平和TTL 电平之间的转换,HI8444 和HI8585 为HOLT 公司推出的专业ARINC429 电平转换芯片,符合ARINC429 协议并满足航空上的要求,均只需两根信号线就可实现ARINC429设计传输,可以节省大量FPGA I/O 口和提高设计的灵活性;利用FPGA 实现ARINC429 协议的编解码、数据的缓冲及通信控制;FPGA 与上位机之间采用PCI9030实现通信,PCI9030 符合PCI v2.2 规范,数据传输速率可达132Mbyte/s,远大于8 路ARINC429 收发通道的数据传输速率,符合设计要求。总体框图如图1 所示。

图1 总体方案框图